Двойной ЖК-вольтметр амперметр 0,100 В постоянного тока 0,10 А постоянного тока ATMEGA8

Ваттметр своими руками на ардуино.

Двухканальная схема ампервольтметра позволяет одновременно измерять 2 напряжения постоянного тока и 2 тока на ЖК-экране. Измерение напряжения: 0-100 В постоянного тока или 0-10 В постоянного тока, диапазон измерения тока 0-10 А или 0-1 А. Рабочее напряжение схемы составляет от 8 В до 30 В постоянного тока и не требует калибровки.

Сердцем счетчика является микроконтроллер ATmega8 . В регистре ATmega8 ADMUX вводится номер входа, с которого снимается измеряемое напряжение. Он также указывает источник опорного напряжения. Внутренний источник 2,56 В, внешний (подключенный к выводу AREF) или напряжение, питающее микроконтроллер. Регистр ATmega8 ADCSRA используется для установки других параметров работы преобразователя,

Например: степень деления системного тактового сигнала (для корректной работы АЦП требуется тактирование с частотой в диапазоне 50-200 кГц), режим работы (непрерывное обновление выходных данных после установки соответствующего бита, т. н. Free Run Mode или преобразование по требованию), способ сообщения о завершении обработки (прерывание, приостанавливающее выполнение программы, или установка соответствующего флага в регистре), способ представления данных (выходной регистр имеет разрядность 2×8 бит, а хранимые данные — 10 бит; при этом могут использоваться как самые старшие, так и самые младшие биты).

ATMEGA8 ЖК-вольтметр амперметр принципиальная схема

Как только измерение начато, текущее значение напряжения, поступающего с мультиплексора, «запирается» в компараторе. Система управления управляет внутренним аналого-цифровым преобразователем: она подает на второй вход компаратора половину опорного напряжения и проверяет, не слишком ли оно низкое или слишком высокое относительно измеряемого. Считанный бит записывается и играет роль в определении следующего шага: если напряжение слишком высокое, вычесть 1 из опорного напряжения; если слишком мало — прибавить. Второй бит считывается следующим образом. Ситуация повторяется до тех пор, пока не будут использованы все 10 бит. Каждый шаг — это все лучшее и лучшее приближение результата преобразования к реальному значению. Поэтому наибольшее значение, которое можно прочитать с 10-битного преобразователя, равно 1023:

Этот метод преобразования напряжений в цифровую форму является недорогим и относительно простым в реализации, но имеет недостаток, характерный для всех компенсационных преобразователей: он измеряет значение напряжения мгновенно, делая его не подверженным влиянию шума. Этот недостаток в значительной степени устраняется использованием двух интегрального преобразователя, который измеряет среднее значение за определенный период времени. Однако это более медленный и гораздо более сложный метод.

Источник опорного напряжения, встроенный в микроконтроллер ATmega8, имеет очень большое рассеивание от номинального значения 2,56 В. Эти отклонения достигают нескольких сотен милливольт. Для использования потребуется калибровка. Для преодоления проблем использовался внешний источник опорного напряжения типа LM385-2.5V. В зависимости от версии он имеет точность 1,5% или 3%, что достаточно для данного применения. Поскольку схема подключена к схеме так же, как и стабилитрон, ток, протекающий через эту ветвь, ограничивается двумя резисторами, включенными параллельно.

Входы АЦП чувствительны: подавать на них напряжения, отличные от диапазона GND … Vcc, не рекомендуется. Поэтому они защищены отдельной схемой, каждая из которых состоит из двух высокоскоростных кремниевых диодов и резистора, ограничивающего проходящий через них ток. Верхнее состояние будет возникать при нормальной работе; средняя часть (включается верхний диод) — при слишком высоком входном напряжении, а нижняя часть (после включения нижнего диода) — после подачи на вход отрицательного напряжения.

Стабилизированное напряжение 5 В для микроконтроллера обеспечивается встроенным стабилизатором 7805. Таким образом, минимальное значение напряжения, питающего систему, составляет 8 В. Конденсатор C4 вместе с резистором R1 обеспечивает удержание выводов RESET микроконтроллера на низком уровне в течение одной секунды после подачи напряжения питания. Это существенно снижает риск возникновения ошибок при запуске программы, которые легко обнаружить при повышенном пусковом напряжении.

HD44780 отображает информацию на микроконтроллере ATmega8 через ЖК-экран 2×16 символов. Потенциометр P1 используется для регулировки контрастности дисплея, а резистор R13 ограничивает ток, протекающий через диоды подсветки (если дисплей имеет подсветку). Разъем J8 добавлен для программирования микроконтроллера без его извлечения из гнезда. Настройки Fuse-битов не будут изменены, то есть останутся на заводских настройках.